可溶液法加工的共轭结构阴极界面修饰材料的合成及性能研究
本文选题:界面修饰材料 切入点:水/醇溶性 出处:《南京邮电大学》2016年硕士论文
【摘要】:水/醇溶性共轭聚合物和寡聚物界面修饰材料由于其独特的光电性能及溶解性而广泛应用于有机光电器件中。在有机太阳能电池器件(OSCs)中,可以通过在活性层与阴极之间插入一层界面修饰材料,降低阴极的功函数,使得活性层可以与阴极之间形成欧姆接触,提高电子的传输能力。基于水/醇溶性的界面修饰材料在OSCs器件中也表现出了良好的性能,为了更深入全面的了解界面材料的引入对器件性能的影响机制,文章设计合成一类结构新颖的水/醇溶性寡聚物界面修饰材料,并研究将对于OSCs器件光伏性能的影响。在本论文中,我们首先设计合成一类富勒烯衍生物材料FPNOH、FPP、FPNBr。通过对目标产物的紫外可见吸收光谱的研究,发现不同极性官能团的引入对材料的吸收光谱的影响不大。对这三个材料进行接触角测试,发现不同极性的官能团表现出不相同的亲水特性。对材料的电化学测试结果表明,这三个材料的LUMO能级与OSCs器件中常用的活性层受体材料PC71BM的LUMO能级是匹配的,说明这类材料有作为OSCs器件的阴极界面修饰材料的潜力。在第三章中,我们把第二章合成的界面材料FPNOH和FPP应用于OSCs器件中,使用FPNOH作为电子收集层,使活性层为PTB7/PC71BM的器件的效率从2.69%提高到8.34%。FPNOH也同样适用于活性层为P3HT/ICBA的倒置结构OSCs器件中,使器件的最大效率可以达到4.96%。对FPNOH的电子传输机制的研究表明FPNOH具有良好的电子传输特性。醇溶性的开环富勒烯界面修饰材料FPP由于其良好的溶解性和电子收集能力,将其应用于结构为ITO/PEDOT:PSS/PTB7:PC71BM/FPP/Ag的器件中,器件的最大效率可以达到6.42%。在第四章中,我们设计合成一类基于不同共轭骨架的醇溶性界面材料Tr6FPEOH、PDINOH、DPPNOH,这种核壳结构的材料有助于研究界面调控对器件性能的影响。研究了材料的光物理性能和电化学性能,结果表明共轭骨架会对材料的光物理性能和电化学性能产生影响。
[Abstract]:Water / alcohol-soluble conjugated polymers and oligomers are widely used in organic optoelectronic devices due to their unique photoelectric properties and solubility.In organic solar cell (OSCs), by inserting a layer of interfacial modification material between the active layer and the cathode, the work function of the cathode can be reduced, the ohmic contact between the active layer and the cathode can be formed, and the transmission ability of electrons can be improved.In this thesis, we first design and synthesize a kind of fullerene derivative material FPNOHN, FPP, FPNBr.By studying the UV-Vis absorption spectra of the target products, it is found that the introduction of different polar functional groups has little effect on the absorption spectra of the materials.It was found that the functional groups with different polarity showed different hydrophilic properties.The results of electrochemical measurements show that the LUMO energy levels of the three materials match the LUMO energy levels of the active layer receptor material PC71BM, which is commonly used in OSCs devices, indicating that these materials have the potential to be cathode interfacial modification materials for OSCs devices.In Chapter 3, we apply the interface materials FPNOH and FPP synthesized in Chapter 2 to OSCs devices, using FPNOH as the electronic collection layer.The efficiency of the device with active layer of PTB7/PC71BM is improved from 2.69% to 8.34%.FPNOH, which is also suitable for OSCs devices with inverted structure of active layer P3HT/ICBA. The maximum efficiency of the device can reach 4.96%.The research on the electronic transmission mechanism of FPNOH shows that FPNOH has good electronic transmission characteristics.Because of its good solubility and electron collection ability, the alcohol-soluble ring-opening fullerene interfacial modification material FPP is applied to the devices with ITO/PEDOT:PSS/PTB7:PC71BM/FPP/Ag structure. The maximum efficiency of the device can reach 6.42%.In chapter 4, we design and synthesize a class of alcohol-soluble interfacial material Tr6FPEOHPINOHH / DPPNOH based on different conjugate skeletons. This core-shell structure material is helpful to study the effect of interface regulation on device performance.The photophysical and electrochemical properties of the materials are studied. The results show that the conjugated skeleton has an effect on the photophysical and electrochemical properties of the materials.
【学位授予单位】:南京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:O621;O631;TM914.4
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,本文编号:1721882
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